От чертежа к детали – новые технологии в судостроении.

Технологии автоматизированного проектирования изделий в судостроении, о которых еще не очень давно мы говорили, как о чем - то из области пусть не фантастики, но высоких технологий, близких к аэрокосмическим, понемногу прочно вошли в нашу жизнь.

Не так много осталось конструкторов, не пользующихся при работе компьютерами. Современное программное обеспечение позволяет проектировать сложные сборки, связывая в виртуальном изделии труд целых инженерных коллективов, и получать в результате полный комплект согласованных рабочих чертежей.

 А вот на следующем этапе процесс победного шествия но вых технологий, как правило, стопорится: чертежи поступают в цехи традиционных производств, основанных либо в лучшем случае полу автоматизированном труде.

Станки, в которые можно вводить данные напрямую из компьютера и получать на выходе готовую, идеально обработанную деталь, все еще редки на наших заводах.

 Но они все же существуют в крупных промышленных центрах страны, успешно работают и, более того, многие открыты для коммерческого использования — так легче окупить дорогостоящую, большей частью привозную технику.

Насколько выгодно применение станка - втомата в малотоннажном судостроении? К сожалению, все выгоднее и выгоднее.

“К сожалению” — потому что наша система профобразования сильно ослабла за период спада производства и найти квалифицированного сварщика, модельщика, слесаря - станочника за умеренные деньги в больших городах сейчас очень сложно — это единодушно признают все производственники.

 Лучший выход в таком случае — отдать работу “на сторону” и получить готовое изделие либо комплект деталей, выполненных качественно и в срок.

Есть примеры машинного раскроя листовых деталей корпуса, как металлического, так и деревянного, выполненного с применением лазерного координатного резака.

 Точность резки очень высока, доли миллиметра, при этом исключена крайне от ветственная операция разметки листов материала по данным плаза, а контуры заготовок можно заранее разместить на листе оптимальным, наиболее экономичным образом. 

Стоимость резки может показаться довольно высокой (по некоторым данным, от 100 руб. за метр реза 10миллиметровой стали), но при тщательном просчете всех “за” и “против” современное интенсивное производство от внедрения такой автоматизации наверняка выиграет. 

Тонкая фанера лазером режется лучше толстой. Есть станки, режущие материал и другими способами, например, струей воды под сверхвысоким давлением, в том числе с абразивными добавками. Плазменная же автоматизированная резка освоена промышленностью вообще три десятилетия назад.

Еще более выгодной может оказаться автоматизация труда модельщика. Мы писали о том, как на финских предприятиях фрезерные станки с ЧПУ за несколько дней обрабатывают целые пуансоны корпусов катеров и яхт.

Выполнение подобной работы вручную обычно занимает несколько недель, при том, что она не гарантирует получение идеальной формы корпуса — расхождения размеров по правому и левому бортам нередко достигают нескольких сантиметров.

 Для нас станки с многометровым столом пока в диковинку, однако есть достаточно много предприятий, принимающих заказы на изготовление моделей длиной до полуметра из материалов типа дерева, твердого пенопласта и даже мягкого металла.

По этим моделям далее в литейном производстве изготовляют земляную либо металлическую форму. На станке - автомате можно изготовить также саму пресс - форму для небольших, но геометрически сложных деталей типа швартовной утки, гребного винта или импеллера водомета.

 Посмотрим, как происходит процесс превращения объемной картинки с экрана компьютера в осязаемую отливочную модель. Программа - моделер позволяет точно выстроить геометрию требуемой детали и вывести всю информацию писывающую ее поверхность, в файл стандартного формата.

 Популярные моделеры “AutoCAD” или “Rhino” поддерживают вывод данных в файлы типа dxf, stl и vrml; они воспринимаются программным обеспечением фрезера - автомата.

 Программа обработчик запрашивает конкретные элементы задания — вид изделия (позитивная или негативная форма), задействованы ли 4я и 5я степени свободы инструмента в станке (они позволяют выполнять боковые отверстия и поднутрения формы), какой стратегии обработки должен придерживаться станок — а при необходимости масштабирует или разбивает объект на части и определяет траекторию движения инструмента.

 При этом она обращается к “библиотеке” используемых фрез, содержащей конфигурацию и размеры режущей головки, потому что от этого зависят точность и чистота выполнения задания. Подбор оптимальных параметров на этом этапе критичен для скорости исполнения всей работы, поэтому должен проводиться с особой тщательностью.

Стоимость аренды фрезера - автомата составляет от 250 руб. в час, что не так дорого, на первый взгляд, но время обработки может составлять четыре часа, а может четыре смены, все зависит от сложности формы. Вследствие того стратегия движения рабочего инструмента, а также его выбор сильно влияют на конечную стоимость изделия.

Файл данных из программы - обработчика передается в управляющую программу станка, режущая головка позиционируется в начальную точку, и процесс извлечения изделия из заготовки начинается.

 Фреза перемещается обычно послойно, в зависимости от выбранной стратегии движения фрезы с достаточно большой точностью, полностью повторяя рельеф объекта. Имеющиеся недостатки после обработки объекта могут быть удалены очень легко вручную (нетрудоёмко).

Создать трёхмерную модель изготавливаемого объекта можно без ручного компьютерного конструирования, если есть в наличии деталь - прототип, размеры которой не имеют значения, так как масштаб можно изменять в рабочей программе, обслуживающей 3D - фрезерный станок. 

Существуют различные типы трехмерных сканеров, позволяющих снимать объёмную форму поверхности модели (объекта) и сохраняющих ее в файл распространенного формата dxf. Огромное преимущество в настоящее время имеют бесконтактные лазерные 3Dсканеры, позволяющие получать за считанные секунды отсканированную поверхность объекта.

 Например, сканеры известной фирмы “Minolta” включают в себя лазерный дальномер, “обегающий” за доли секунды поверхность изделия прототипа, при этом оно может располагаться на расстоянии 2.5 м от камеры сканера, а его размеры могут  достигать 1100 + 1100 + 1500 мм.

 Применение такой техники необычайно расширяет возможности замены поврежденных деталей на новые, если осталась хотя бы минимальная возможность восстановить их первоначальную форму.

Алексей  Даняев.

Источник:  «Катера и яхты»,  №151.

«Винни – пух» под парусом.

Любой опытный судоволаделец-маломерщик подтвердит: среди профессионально спроектированных лодок нет плохих, есть неправильно используемые. При выборе проекта для постройки важно «прочувствовать» соображения, которыми руководствовался конструктор, принимая то или иное техническое решение, и сопоставить их с собственными потребностями и возможностями – совпадение определит успех предстоящих усилий.

 Каким может быть минимальный парусно-моторный «крейсер» для Северо-Запада, рассказывает конструктор и строитель Владимир Богданов.

Я плаваю на Ладоге с 1965 г. На моторных лодках и катерах, на швертботах и яхтах, ну, и, конечно, на пассажирских теплоходах на любимый остров Валаам.

 Бывал во всех уголках озера, у северных и южных берегов, западных и восточных. Когда бензин был очень дешевым, ходил на тримаране «Шторм» рыбачить в район озера между островами Зеленцы и Кобоной, на отмели в район Осиновецкого маяка либо загорать на пляже у деревни Кокорево.

 В 1974 г. на том же тримаране пересек Ладогу и пришел в Сортавалу, на обратном пути посетил несколько шхер и островов северного побережья. В другие годы совершал на моторных лодках набеги на острова Валаамского  архипелага, острова Мекерикке, Рахмансаари, Путсаари, Лаувотсаари. 

В 1978 г. с друзьями совершили поход из Приозерска в район острова Койонсаари на двух швертботах польского производства. Швертбот «Мева» (порусски – «Чайка») длиной 3.7 м был в то время очень популярным и, кажется, единственным сборно-разборным, который тогда продавался в магазинах. В 1998 г. совершил поход на 10-метровой яхте «Викинг» по маршруту Петербург–Шлиссельбург–Валаам.

Все эти воспоминания – для того, чтобы пояснить, что у меня есть некоторый опыт плаваний, который позволил понять, какую лодку я хочу построить для путешествий в прибрежных водах. Итак, выбор таков: это должна была быть парусная лодка небольших размеров с каютой на двух человек, с небольшой осадкой, простым вооружением (один парус, без стоячего такелажа), но с закруткой паруса вокруг мачты, с подвесным мотором и с веслами.

 Она должна иметь небольшой вес, что позволяло бы перевозить ее на прицепе за легковым автомобилем. Швертбот исключался – был печальный опыт маневра «оверкиль», да и в каюте швертовый колодец не прибавляет комфорта.

Проектирование было начато нетрадиционно – с изготовления модели из пенопласта в масштабе 1:20. Обычно я начинал с разработки чертежей общего вида, планов, сечений по шпангоутам и, конечно, с теоретического чертежа.

Технология постройки была выбрана модная – методом «сшей и склей». Но поскольку планировалось построить только одно судно, времени для формирования его корпуса было потрачено больше, чем при традиционной наборной технологии.

 По модели были вырезаны из ватмана поясья борта, скулы и днища и разграфлены сеткой, которая помогла определить координаты контуров всех этих поясьев модели. Далее были склеены «на ус» из фанеры заготовки для поясов уже корпуса яхты.

После этого заготовки были разграфлены сеткой в масштабе 1:20, и, естественно, о ней нанесены координаты поясов и по намеченным точкам укладывалась 5-метровая рейка из дерева – для сглаживания намеченных точек рейка прижималась грузами и проводилась уже исправленная линия контура реального пояса. Затем поясья корпуса вырезались электролобзиком в чистый размер.

При сборке корпус расположили килем вниз. На пол цеха выставили три поперечных бруска – под мидель, нос и корму и на них уложили пояс днища, по периметру которого просверлили отверстия для стяжек. Затем пристыковывали на стяжки (начиная от форштевня) пояс скулы сперва правого борта, потом левого борта.

 По линии форштевня скуловые поясья «сшивались» между собой пятью стяжками. Вставляли заранее изготовленные мидель-шпангоут и транец и временно крепились к скуловому поясу саморезами. После этого скулы правого и левого бортов внутри оклеели полосами стеклоткани на эпоксидном связующем, установили моторную переборку.

Можно было сшивать бортовые поясья с уже готовой конструкцией, но в таком случае при подгонке и монтаже деталей выгородок, платформ каюты, кокпита и моторного отсека пришлось бы много раз перелезать через высокий борт и обратно.

 Поэтому до установки бортовых поясов сразу монтировали выгородки, платформы каюты кокпита и моторного отсека,  затем приформовывались к днищу, скуловым поясам, к переборкам при легком доступе снаружи. В носу был установлен профилированый форштевень из соснового бруска, а на днище приформована подушка для степса.

 И только после этого были «пришиты» бортовые пояса к скуловым поясам, транцу и друг к другу на форштевне с последующей проклейкой мокрыми угольниками.

 Наконец по бортам были установлены привальный брус, рамный шпангоут в районе мачты и носовая переборка, а между бимсом рамного шпангоута и форштевнем – широкая доска, склеенная из сосновых брусков 30x30 мм с отверстием для степса мачты. По завершении этих операций была настлана палуба, корпус перекантован вверх килем.

В этой позиции были срезаны стяжки, а скулы простроганы до радиуса 15 мм и оклеены полосами стеклоткани на эпоксидке. Наконец корпус лодки был оклеен несколькими слоями стеклоткани на эпоксидном связующем, прошкурен, загрунтован, проведена шпаклевка с последующим прошкуриванием (несколько раз) и окраской двумя слоями эпоксидной краски.

 После на болты был установлен фальшкиль из листовой стали.

Можно было формировать рубку. Сначала пришлось вырезать из фанеры и установить стенки рубки. Затем из оргалита надо было вырезать и подогнать друг к другу шаблоны поясов крыши рубки и уже по ним вырезать из фанеры пояса рубки, которые и соединили вместе тем же методом «сшей-склей».

Поверхности рубки и палубы обрабатывали тем же способом, что и корпус. После окраски палубы и рубки установили дельные вещи – иллюминаторы, погоны, релинги, утки и т.п. Рангоут изготовили из сухих сосновых досок без сучков, склееных на эпоксидке.

 Выстроганные и прошкуренные доски оклеили стеклолентой и окрасили эпоксидной краской. На топе мачты  врезали оковку блока для фала грота, а на 25 мм выше уровня палубы установили узел закрутки паруса.

Ящики для кормовых отсеков каюты (так называемых «гробов»), предназначенные в основном для хранения продуктов и посуды, изготовили из фанеры и покрыли лаком. Они имеют внутри сотовые перегородки из фанеры для предохранения керамической и стеклянной посуды и емкостей с продуктами.

 Ящики легко выдвигаются из отсека, для этого не надо влезать в него с головой. На этом все работы в 2010 г. были закончены, предстояли ходовые испытания. В цехе яхту с помощью погрузчика поставили на автомобильный прицеп и на нем перевезли ее на Ладожское озеро.

 И 1 августа в заливе Копсаланлахти Ладожского озера на воду спустили яхту «Вини-Пух», как положено: с угощением шампанским бога Нептуна, строителей и зрителей. Лодка на воде пробыла два месяца. Ходили мы каждый день – под небольшим парусом и под мотором, с ночевками и без, при волнении и в штиль, в одиночку и вчетвером.

 Район плавания – вокруг острова Кильпола. В одиночку я сходил в середине августа на три дня до острова Койонсаари, где на второй день проверил яхту на  волне высотой до 1.5 м. Лодка на волнении вела себя очень хорошо, не забрызгивалась, килевая качка оказалась незначительной.

 Под мотором как в штиль, так и на волнении, «Винни-Пух» показал себя отличным ходоком. Подвесной четырехтактный мотор «Suzuki 2.5» по мощности оказался вполне достаточным и очень экономичным. Расположен он не на транце, а внутри корпуса, что оправдало себя – удобно менять, например, свечу или гребной винт, да и безопаснее.

Постановка паруса, т.е. раскручивание его с мачты, занимает всего дветри секунды. Так же быстро производится рифление паруса или его полная уборка яхтсменом непосредственно из кокпита. Парус не был пошит, а плавать хотелось, особенно в очень жаркое лето, пришлось использовать парус от другой лодки меньших размеров – всего 9 м.

В кокпите могут расположиться три человека на одном борту (размер его 700x1400 мм), в каюте длиной  2м с комфортом могут разместиться на ночлег еще двое, а если дополнительно заложить середину между сиденьями подушками, то и третьему яхтсмену не будет тесно.

 В каюте под сиденьями (в локерах) много места для спальных принадлежностей и личных вещей. В носовом отсеке между форштевнем и степсом удобно хранить спасательные жилеты на всю команду. Во всю длину каюты на каждом борту приформованы полки шириной 200 мм для приборов, мелких вещей, книг.

 Эти полки также являются продольными ребрами жесткости для бортов.

Освещение каюты осуществляется без проводки – несколькими светодиодными блоками. В носу, в локере между сиденьями, можно поместить химический туалет.

 Для приготовления пищи служит малогабаритная одноконфорочная плита, которая в походном положении хранится в отсеке под кокпитом, а для приготовления пищи устанавливается или в кокпите, или в каюте на сидении, когда поролоновая подушка снята. Для ночевок в августе-сентябре вполне хватало легких спальников тепло, сухо. 

    www.proect-kater.ru ,

Источник:  «Катера и Яхты»,  №230.